Compósitos ecologicamente corretos com matriz de polietileno reciclado de baixa densidade reforçado com resíduos de trigo

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509888280

Palavras-chave:

Reforço lignocelulósico, Matriz polimérica, Palha e casca de trigo, Materiais sustentáveis

Resumo

O estudo investigou os efeitos da substituição de quantidades variáveis de resíduos de palha e casca de trigo nas propriedades dos compósitos na matriz reciclada de polietileno de baixa densidade (PEBD). Os compósitos foram produzidos através do processo de extrusão, empregando as seguintes proporções: 0%, 10%, 20% e 30% de resíduo de trigo como reforço na matriz polimérica. Os resíduos agrícolas foram reduzidos em partículas e caracterizados in natura. Os compósitos foram moldados a partir de processos de prensagem e suas propriedades físicas, mecânicas e microestruturais foram avaliadas. Os resultados mostraram um aumento na absorção de água para cada 1% de resíduo de trigo inserido no compósito da ordem de 0,018%. A densidade dos compósitos diminuiu com a substituição do resíduo de trigo em 4,8 g/cm3 para cada 1% de substituição. A substituição dos resíduos de trigo aumentou a velocidade de queima (inflamabilidade) quando comparado aos polímeros reciclados (PEBD100%), indicando menor tempo de propagação do fogo. Houve diminuição da resistência, módulo de elasticidade e tenacidade, obtendo-se um material com maior deformação.

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Biografia do Autor

Ianca Oliveira Borges, Universidade Federal de Lavras

Engenheira Ambiental pelo Centro Universitário de Belo Horizonte (UNIBH) - Experiência nas áreas de Ciências ambientais, Educação ambiental, Mobilização Social, Comunicação Social e Sustentabilidade. Mestra em Engenharia de Biomateriais - Experiência nas áreas Compósitos, Fibras vegetais, Resíduos lignocelulósicos e Biomateriais. Doutoranda em Engenharia de Biomateriais pela Universidade Federal de Lavras (UFLA) - Experiência nas áreas de Nanotecnologia Florestal, Carbonização, Biochar e Nanocelulose. Estudante visitante de PhD na Universidade de Toronto (UotT) durante 6 meses na área de Engenharia Mecânica e Industrial - Experiência nas áreas Bateriais de Lítio, Cátodos, Ânodos e Eletrodos. Todas as áreas de atuação e experiência possuem ênfase em Engenharia Ambiental e sustentabilidade, utilizando materiais de base biológica e focando na substituição de produtos de fontes não renováveis.

Ana Carolina Corrêa Furtini, Universidade Federal de Lavras

Engenheira civil e mestra em engenharia de biomateriais.Civil engineer and master in biomaterials engineering.

Eduardo Hélio Novais Miranda, Universidade Federal de Lavras

engenheiro civil e mestre em engenharia de biomateriais

Lorran de Sousa Arantes, Universidade Federal de Lavras

Engenheiro Florestal, Mestre em Ciência e Tecnologia da Madeira e Doutor em Engenharia de Biomateriais pela Universidade Federal de Lavras.

Diogo Antônio Correa Gomes, Universidade Federal de Lavras

Engenheiro civil e mestre em engenharia de biomateriais

Jacinta Veloso de Carvalho, Universidade Federal de Lavras

Possui graduação em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras (2016), graduação em Engenharia Civil pelo Centro Universitário de Lavras (2020) e mestrado em Engenharia de Biomateriais pela Universidade Federal de Lavras (2024). , atuando principalmente nos seguintes temas: biomateriais e compósitos cimentícios.

Jhonatan Sales Satiro, Universidade Federal de Lavras

Arquiteto e mestre em engenharia de biomateriais

Bárbara Maria Ribeiro Guimarães de Oliveira, Universidade Federal de Lavras

Agronoma, mestra e doutora em engenharia de biomateriais

Lourival Marin Mendes, Universidade Federal de Lavras

Engenheiro Florestal formado pela ESAL (hoje UFLA), Mestre em Ciências Florestais pela Universidade Federal de Viçosa e Doutor em Ciências Florestais pela Universidade Federal do Paraná

José Benedito Guimarães Júnior, Universidade Federal de Lavras

Engenheiro Florestal, mestre e doutor em ciência e tecnologia da madeira

Referências

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. D-1037: Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials. 32p, 2012.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. D-570: Standard Test Method for Water Absorption of Plastics. 4p, 2012.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. D-635: Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position. 8p, 2010.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS - ASTM. D-638: Standard Test Method for Tensile Proper-ties of Plastics. 17p, 2001.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE INDÚSTRIAS DA BIOMASSA (ABIB). Inventário residual Brasil. 2011. Available at: http://pt.calameo.com/accounts/200968.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11941: Madeira - Determinação da densidade básica. 6p, 2003.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13999 - Papel, cartão, pastas celulósicas e madeira – Determinação do resíduo (cinza) após a incineração a 525ºC. 5p, 2017.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14853 - Madeira - Determinação do material solúvel em etanol-tolueno e em diclorometano e em acetona. 3p, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7989 - Pasta celulósica e madeira - Determinação de lignina insolúvel em ácido. 6p, 2010.

BELLO, S. A.; RAJI, N. K.; KOLAWOLE, M. Y.; ADEBAYO, M. K.; ADEBISI, J. A.; OKUNOLA, K. A.; ABDULSALAAM, M. O. Eggshell nanoparticle reinforced recycled low-density polyethylene: A new material for automobile application. Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.04.008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.04.008

BORGES, I. O.; MIRANDA, E. H. N.; BRITO, F. M. S.; ALTAFIN, N. C. S.; MENDES, L. M.; JÚNIOR, J. B. G. Potential for use of waste from soybean culture treated with water and sodium hydroxide for production of ag-glomerated panels. Research, Society and Development, v. 11, n. 2, 2022. DOI: https://doi.org/10.33448/RSD-V11I2.25762. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25762

BORGES, I. O.; SETTER, C.; MENEZES, R. C. C.; SILVA, D. W.; CASAGRANDE, N. B.; SCATOLINO, M. V.; ARANTES, L. S.; TONOLI, G. H. D. Effect of the modification of Pinus Kraft pulp with aluminum sulfate in cementitious composites. Eur. J. Wood Prod. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-024-02109-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-024-02109-8

COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO - CONAB. Levantamento de Safras 2023. Available at: https://www.conab.gov.br/ultimas-noticias/4847-producao-nacional-de-graos-e-estimada-em-312-2-milhoes-de-toneladas-na-safra-2022-23.

COSTES, L.; LAOUTID, F.; BROHEZ, S.; DUBOIS, P. Bio-based flame retardants: When nature meets fire pro-tection. Materials Science and Engineering R Reports. v. 117, p. 1-25, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2017.04.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2017.04.001

COUTINHO, F. M. B.; MELLO, I. L., MARIA, L. C. S. Polyethylene: main types, properties and applications. Polímeros, v. 13, p. 1–13, 2003. DOI: https://doi.org/10.1590/S0104-14282003000100005. DOI: https://doi.org/10.1590/S0104-14282003000100005

DAS, S. C.; ASHEK-E-KHODA, S.; SAYEED, M.A.; SURUZZAMAN, PAUL, D., DHAR, S.A., GRAMMATIKOS, S.A., 2021. On the use of wood charcoal filler to improve the properties of natural fiber reinforced polymer composites. Mater. Today Proc. v. 44, p. 926–929. DOI: https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2020.10.808. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.808

DUBEY, S. D.; MISHRA, V.; SHARMA, A. A review on polymer composite with waste material as reinforce-ment. Materials Today: Proceedings, v. 47, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.611. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.611

DURAN, A. J. F. P.; LOPES JÚNIOR, W. E.; PAVESI, M.; FIORELLI, J. Avaliação de painéis de média densidade de bagaço de cana-de-açúcar. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 33, n. 3, e69624, p. 1-16, 2023. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509869624. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509869624

FERNANDES, I. J.; CALHEIRO, D.; SANTOS, E. C. A.; OLIVEIRA, R.; ROCHA, T. L. A. C.; MORAES, C. A. M. Comparison of rice peel ash and commercial silica as a load in polymeric composites. 21o CBECIMAT - Congr Bras Eng e Ciência dos Mater 2665–2672, 2014.

FERREIRA-LEITAO, V.; GOTTSCHALK, L. M. F.; FERRARA, M. A.; NEPOMUCENO, A. L.; MOLINARI, H. B. C.; BON, E. P. Biomass residues in Brazil: availability and potential uses. Waste and Biomass Valorization, v.1, p. 65-76, 2010. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-010-9008-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-010-9008-8

GEORGOPOULOS, S. T.; TARANTILI, P. A.; AVGERINOS, E.; ANDREOPOULOS, A. G.; KOUKIOS, E. G. Thermoplastic polymers reinforced with fibrous agricultural residues. Polym Degrad Stab, v. 90, p. 303–312, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.02.020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.02.020

GOMES, D. A. C.; MIRANDA, E. H. N.; FURTINI, A. C. C.; SANTOS, C. A.; RESENDE, M. D.; VILLARRUEL, D. C. V.; GUIMARÃES JÚNIOR, J. B. Viabilidade De Compósitos Poliméricos De Polipropileno Reforçados Com Fibra De Bambu. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, v. 15, n. 4, p. 511–522, 2021. DOI: https://doi.org/10.18011/bioeng2021v15n4p511-522. DOI: https://doi.org/10.18011/bioeng2021v15n4p511-522

GOMES, D. A. C.; MIRANDA, E. H. N.; RESENDE, F. C.; VILLARRUEL, D. C. V.; MENDES, L. M.; JÚNIOR, J. B. G. Analysis of the influence of wheat residues on gypsum composites. Innovative Infrastructure Solutions, v. 8, n. 1, p. 1–10, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/S41062-022-01007-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s41062-022-01007-3

GUIMARÃES JUNIOR, J. B.; XAVIER, M. M.; SANTOS, T. S.; PROTÁSIO, T. P.; MENDES, R. F.; MENDES, L. M. Inclusão de resíduo da cultura de sorgo em painéis aglomerados de eucalipto. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 36, n. 88, p. 435–442, 2016. DOI: https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.88.1036. DOI: https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.88.1036

HUANG, H. X.; ZHANG, J. J. Effects of filler-filler and polymer-filler interactions on rheological and me-chanical properties of HDPE-wood composites. J Appl Polym Sci 111:2806–2812, 2009. DOI: https://doi.org/10.1002/app.29336. DOI: https://doi.org/10.1002/app.29336

IWAKIRI, S.; TRIANOSKI, R. Painéis de madeira reconstituída. Ajir Gráfica e Editora Ltda., 2020.

JHA, K. K.; KANNAN, T. T. M. Recycling of plastic waste into fuel by pyrolysis - a review Mater. Today Proc., 37, pp. 3718-3720, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.181. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.181

JIA, Y.; ZHANG, H.; ZHANG, J. The effect of peroxide cross-linking on the thermal conductivity and crys-tallinity of low-density polyethylene. Materials Today Communications, v. 31, 103735, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103735. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103735

KESKISAARI, A.; KÄRKI, T. The use of waste materials in wood-plastic composites and their impact on the profitability of the product. Resour Conserv Recycl, v. 134, p. 257–261, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.03.023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.03.023

KIM, J. W.; HARPER, D. P.; TAYLOR, A. M. Effect of wood species on the mechanical and thermal properties of wood-plastic composites. J Appl Polym Sci, v. 112, p. 1378–1385, 2009. DOI: https://doi.org/10.1002/app.29522. DOI: https://doi.org/10.1002/app.29522

LEMOS, A. L.; MARTINS, R. M. Development and characterization of polymeric composites based on poly (lactic acid) and natural fibers. Polímeros Ciência e Tecnol, v. 24, p. 190–197, 2014. DOI: https://doi.org/10.4322/polimeros.2014.047. DOI: https://doi.org/10.4322/polimeros.2014.047

LIM, S. C.; CHUNG, R. C. K.; MALAYSIA. A dictionary of Malaysian timbers. Institut Penyelidikan Perhutanan, 2nd ed, p. 201, 2002.

MARK, J. E. Polymer data handbook. Ohio: Oxford University Press, 1999.

MERTENS, O.; GURR, J.; KRAUSE, A. The utilization of thermomechanical pulp fibers in WPC: A review. J Appl Polym Sci, v. 134, p. 45161, 2017. DOI: https://doi.org/10.1002/app.45161. DOI: https://doi.org/10.1002/app.45161

MIRANDA, E. H. N.; GOMES, D. A. C.; RESENDE, G. M. C. S.; GUIMARÃES, T. C.; MENDES, L. M.; GUIMARÃES JÚNIOR, J. B.; MIRANDA, E. H. N. Evaluation of the influence of the addition of bean residue in gypsum matrices. Clean Technologies and Environmental Policy, v. 1, p. 1–11, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/S10098-022-02389-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s10098-022-02389-9

MIRANDA, E. H. N.; SILVA, G. A.; GOMES, D. A. C.; SILVEIRA, M. N. L. S.; VITORINO, F. C.; FERREIRA, S. R. Efeito de diferentes espécies de madeira e bambu na hidratação de matrizes à base de cimento Portland. Matéria (Rio de Janeiro), 2022a. DOI: https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2022-0194. DOI: https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2022-0194

PEREIRA, G. B.; PEREIRA, G. C.; BENINI, K. C. C. C.; BANDEIRA, C. F.; MONTORO, S. R. Caracterização de compósitos de poliestireno de alto impacto (HIPS) reforçados com fibras de coco verde para eventual aplicação na indústria automobilística. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, v. 12, n. 34, p. 15–22, 2017. DOI: https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v12.n34.417. DOI: https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v12.n34.417

POLETTO M. Thermoplastic composites with wood - a brief review. Interdisciplinary Journal of Applied Science, v. 2, n. 4, p. 42–48. Available from: https://sou.ucs.br/revistas/index.php/ricaucs/article/view/46.

PROTÁSIO, T. P.; TONOLI, G. H. D.; GUIMARÃES M.; BUFALINO, L.; COUTO, A. M.; TRUGILHO, P. F. Canonical correlations between chemical and energetic characteristics of lignocellulosic wastes. Cerne, v. 18, p. 433–439, 2012. DOI: https://doi.org/10.1590/S0104-77602012000300010. DOI: https://doi.org/10.1590/S0104-77602012000300010

RAGHU, M. J.; GOUD, G. Effect of water absorption on mechanical properties of Calotropis Procera fiber reinforced polymer composites. J. Appl. Agric. Sci. Technol, v. 4, n. 1, p. 3-11, 2020. DOI: https://doi.org/10.32530/jaast.v4i1.137. DOI: https://doi.org/10.32530/jaast.v4i1.137

RAHMAN, K.S.; ISLAM, M.; RAHMAN, M.; HANNAN, M.; DUNGANI, R.; KHALIL H.P.S. Flat-pressed wood plastic composites from sawdust and recycled polyethylene terephthalate (PET): physical and mechanical properties. Springerplus, v. 2, p. 629, 2013. DOI: https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-629. DOI: https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-629

RODRIGUES, F. R.; CAZELLA, P. H. DA S.; SOUZA, M. V. DE; BISPO, R. A.; ASSIS, L. F.; GILIO, C. G.; CHRISTOFORO, A. L.; MELLO DA SILVA, S. A. Produção de painéis de partículas de madeira com inclusão de poliestireno. Ciência Florestal, v., 33, n. 2, p. e68402, 2023. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509868402. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509868402

RODRIGUES, P. J. G.; SILVA, L. R. C.; NUNES FILHO, A. L.; BARBOSA, R.; AZEVEDO, J. B.; ALVES, T. S. Compósitos de policloreto de vinila e cortiça: avaliação das propriedades térmicas, inflamabilidade e morfologia. Tecnol Metal Mater Min. v.18, p. e2384, 2021. DOI: https://doi.org/10.4322/2176-1523.20212384. DOI: https://doi.org/10.4322/2176-1523.20212384

ROWELL, R. M. Advances and Challenges of Wood Polymer Composites. USDA, Forest Service, Forest Products Laboratory and Biological Systems Engineering, p. 11, 2006.

SAI REVANTH, J.; SAI MADHAV, V.; KALYAN SAI, Y.; VINEETH KRISHNA, D.; SRIVIDYA, K.; MOHAN SUMANTH, C.H. TGA and DSC analysis of vinyl ester reinforced by Vetiveria zizanioides jute and glass fiber. Mater. Today Proc. v. 26, p. 460–465, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2019.12.082. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.082

SANTOS, C. A.; FURTINI, A. C. C.; VILLARRUEL, D. C. V.; MIRANDA, E. H. N.; GOMES, D. A. C.; MENDES, L. M.; JÚNIOR, J. B. G. Use of Pinus oocarpa and Coffea arabica wood for the production of oriented particle board (OSB). Research, Society and Development, v. 11, n. 3, 2022. DOI: https://doi.org/10.33448/RSD-V11I3.26795. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v11i3.26795

SANTOS, T. P. D.; GARCIA, H. V. S.; LOPES, T. A.; SANTOS, C. A. D.; FURTINI, A. C. C.; MENDES, L. M.; GUIMARÃES JUNIOR, J. B. Potencial de utilização do resíduo de soja como carga em polietileno de baixa densidade (LDPE). Matéria (Rio de Janeiro), v. 26, n. 4, 2022. DOI: https://doi.org/10.1590/S1517-707620210004.1367. DOI: https://doi.org/10.1590/s1517-707620210004.1367

SCATOLINO, M. V.; COSTA, A. O.; GUIMARÃES, J. B.; PROTÁSIO, T. P.; MENDES, R. F.; MENDES, L. M. Eucalyptus wood and coffee parchment for particleboard production: Physical and mechanical properties. Ciência e Agrotecnologia, v. 41, n. 2, p. 139–146, 2017. DOI: https://doi.org/10.1590/1413-70542017412038616. DOI: https://doi.org/10.1590/1413-70542017412038616

SCATOLINO, M. V.; SILVA, D. W.; MENDES, R. F.; MENDES, L. M. Use of maize cob for production of parti-leboard. Ciência e Agrotecnologia, v. 37, n. 4, p. 330–337, 2013. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542013000400006. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542013000400006

SHESHMANI, S.; ASHORI, A.; FARHANI, F. Effect of extractives on the performance properties of wood flour-polypropylene composites. J Appl Polym Sci 123:1563–1567, 2012. DOI: https://doi.org/10.1002/app.34745. DOI: https://doi.org/10.1002/app.34745

SOARES, S. S.; JÚNIOR, J. B. G.; MENDES, L. M.; MENDES, R. F.; PROTÁSIO, T. P.; LISBOA, F. N. Valorização do bagaço de cana-de-açúcar na produção de painéis aglomerados de baixa densidade. Revista Ciência da Madeira (Brazilian Journal of Wood Science), v. 8, n. 2, p. 64–73, 2017. DOI: https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v8n2p64-73. DOI: https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v8n2p64-73

SPEAR, M. J.; EDER, A.; CARUS, M. Wood polymer composites. In: Wood Composites. Elsevier, pp 195–249, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-454-3.00010-X

UNDERWRITERS LABORATORIES INC. UL 94: Standard for Safety for Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances. 42p, 1994.

VELOSO, M. C. R. A.; SCATOLINO, M. V.; GONÇALVES, M. M. B. P.; VALLE, M. L. A.; PROTÁSIO, T. P.; MENDES, L. M.; GUIMARÃES JUNIOR, J. B. Sustainable valorization of recycled low-density polyethylene and cocoa biomass for composite production. Environ Sci Pollut Res, v. 28, p. 32810–32822, 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-13061-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-13061-y

WOLCOTT, M. P.; ENGLUND, K. A technology review of wood-plastic composites. 33rd Int Part Mater Symp 103–111, 1999.

WONG, M. C.; HENDRIKSE, S. I. S.; SHERRELL, P. C.; ELLIS, A. V. Grapevine waste in sustainable hybrid particleboard production. Waste Management, v. 118, p. 501–509, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/J.WASMAN.2020.09.007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.09.007

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Publicado

30-05-2025

Como Citar

Borges, I. O., Furtini, A. C. C., Miranda, E. H. N., Arantes, L. de S., Gomes, D. A. C., Carvalho, J. V. de, Satiro, J. S., Oliveira, B. M. R. G. de, Mendes, L. M., & Guimarães Júnior, J. B. (2025). Compósitos ecologicamente corretos com matriz de polietileno reciclado de baixa densidade reforçado com resíduos de trigo. Ciência Florestal, 35, e88280. https://doi.org/10.5902/1980509888280

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